CN108506947A - 一种废气热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废气热处理装置，包括RTO焚烧炉、冷凝室、脱硫脱硝吸附塔、除尘塔及沉淀池；所述RTO焚烧炉包括焚烧炉主体，焚烧炉主体内壁设有保温层，焚烧炉主体内设有蓄热陶瓷层和燃烧室；冷凝室内设有螺旋冷凝管；脱硫脱硝吸附塔内填充有脱硫脱硝填料；除尘塔内顶端设有布水盘，除尘塔内位于布水盘的下方处从上到下依次设有纳滤板与微滤板；微滤板的下方处从上到下依次间隔且交错设有第一挡板、第二挡板以及第三挡板；沉淀池的上端设有第二出水管，第二出水管与进水管连通。本发明设计合理，使用方便，运行效率高，可靠性高，通过装置中多种功能组合达到更好的处理效果，最终利用废气热能，使废气得到净化，避免对大气环境造成污染。

Description

一种废气热处理装置
技术领域
本发明属于环保设备技术领域，具体涉及一种废气热处理装置。
背景技术
我国的经济得到了飞速的发展，但是这种经济发展背后却是以牺牲环境为代价的，随着环境污染产生越来越多的社会问题，人们对污染处理也越来约关注。现在许多生产方面都需要运用到锅炉作业，而目前大多数锅炉都是烧煤作业，有的则出于环保要求会使用生活垃圾作为燃料，无论是煤炭还是生活垃圾，在燃烧的时候都会产生大量的烟气和其他有毒有害的气体，尤其是一些化工厂，在使用锅炉的同时，还会排出生产废气，从而使废气的组分更为复杂，更难处理。厂家对废气的传统做法一般是不做处理就直接排放，无疑会严重污染大气环境，从而影响人群健康。
现有废气热处理装置结构复杂，其处理方式主要是将废气充入溶液内，然后对液相进行处理，这种处理方法存在多种弊端：1、不能利用或回收废气中的热量，导致废气中蕴含的大量的热量被直接排出，加大能源消耗，同时能源利用率低；2、气液接触面积小，处理效率低，并且会浪费溶剂，造成处理成本增高；3、对液相中污染物的处理较气相中污染物的去除更为复杂。因此，急需开发出一种新型的废气热处理装置，以解决现有技术的弊端。
发明内容
本发明提供了一种废气热处理装置，解决了现有技术中废气热处理装置结构复杂，还没有设置热量回收设备，导致废气中蕴含的大量热量被直接排出，从而加大能源消耗，降低能源利用率的问题，还解决了采用溶剂吸收法处理高温废气工艺复杂、处理效率低、经济效益差的问题。
本发明提供了一种废气热处理装置，包括RTO焚烧炉、冷凝室、脱硫脱硝吸附塔、除尘塔以及沉淀池；所述RTO焚烧炉包括焚烧炉主体，所述焚烧炉主体的上端设有第一出气管，底端设有进气管，所述焚烧炉主体内壁设有保温层，所述焚烧炉主体内底端设有布气盘，所述布气盘的进气端与所述进气管连通；所述焚烧炉主体内位于所述布气盘的上方处从下到上依次设有蓄热陶瓷层和燃烧室，所述燃烧室的顶端设有燃烧器；
所述冷凝室的下端通过所述第一出气管与所述RTO焚烧炉连接，所述冷凝室的底端设有进水管，顶端设有第一出水管；所述冷凝室内壁上以冷凝室横向中心轴为轴设置有螺旋冷凝管，所述螺旋冷凝管的进水端与所述进水管连通，出水端与所述第一出水管连通，所述冷凝室的上端还设有第二出气管，且所述第二出气管与所述第一出气管位置相对；
所述脱硫脱硝吸附塔的下端通过所述第二出气管与所述冷凝室连通，所述脱硫脱硝吸附塔的顶端设有第三出气管，所述脱硫脱硝吸附塔内填充有脱硫脱硝吸附填料；
其中，所述脱硫脱硝吸附填料由以下重量份数的组分组成：活性半焦20 份、壳聚糖改性膨润土5份、氧化镁5份、Fe2O3 5份、TiO2 3份、磷酸0.5份、玻璃纤维0.5份；
所述除尘塔的下端通过所述第三出气管与所述脱硫脱硝吸附塔连接，所述除尘塔的顶端设有第四出气管，底端设有排渣管，所述除尘塔内顶端设有布水盘，所述布水盘的进水端与所述第一出水管连接，所述除尘塔内位于所述布水盘的下方处从上到下依次间隔设置有纳滤板与微滤板；所述除尘塔内位于所述微滤板的下方处从上到下依次间隔且交错设有第一挡板、第二挡板以及第三挡板，且所述第一挡板、所述第二挡板以及所述第三挡板在除尘塔内形成“S”型流体流道；
所述沉淀池通过所述排渣管与所述除尘塔连通，所述沉淀池的上端设有第二出水管，且所述第二出水管与所述进水管连通。
优选的，所述保温层为耐火砖层。
优选的，所述燃烧器远离所述焚烧炉主体的一端连接有燃料储罐。
优选的，所述燃料储罐为天然气储罐或柴油储罐。
优选的，所述壳聚糖改性膨润土的制备方法如下：
用体积分数为5％的醋酸水溶液溶解脱乙酰度为90％的壳聚糖，溶解完毕得到壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液与钠基膨润土按照1:10的质量比混合，调成均匀糊状，得到糊状物，将糊状物置于功率为700W的微波炉中加热干燥，得到干燥产品，将干燥产品研细后过20目筛，即得到所述壳聚糖改性膨润土。
优选的，所述除尘塔的底端还设有3-4个支撑杆。
优选的，所述布水盘上设有多个喷淋头。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明首先设置RTO焚烧炉对高温废气中易燃气体进行燃烧处理，由于高温废气中含有高热量，在RTO焚烧炉中加热燃烧时，只需提供少量燃烧热，即可将高温废气中的易燃气体处理完全，从而减少了能源消耗量，提高了能源利用率。
2)本发明设置冷凝室对RTO焚烧炉出来的高温废气进一步处理，冷凝室内设置的螺旋冷凝管吸收高温废气中的热量，将高温废气的温度降低，同时，螺旋冷凝管吸收高温废气中的热量，使冷凝管中循环水温度升高，高温度的循环水用于除尘塔中喷淋废气，能使废气中的固体颗粒、胶体物质高效淋下，从而提高除尘塔除尘效率。
3)本发明设置脱硫脱硝吸附塔对冷凝室出来废气进行脱硫脱硝处理，脱硫脱硝吸附塔内填充的新型脱硫脱硝吸附填料对废气中的硫氧化物和氮氧化物具有很好的吸附效果。
4)本发明在除尘塔内设置第一挡板、第二挡板以及第三挡板对脱硫脱硝吸附塔出来废气中的粉尘进行多重阻挡，阻挡后的粉尘被水淋入除尘塔底部，随排渣管排出；本发明还在除尘塔内设置微滤板和纳滤板，对废气中微小粒子如PM2.5进行截留。避免其排入大气，污染大气环境。
5)本发明设置沉淀池对排渣管排出的含尘废水进行沉淀，沉淀后的上清液再循环进螺旋冷凝管，节约了用水，具备一定经济效益。
6)本发明设计合理，使用方便，运行效率高，可靠性高，通过装置中多种功能组合达到更好的处理效果，最终使废气得到净化，避免对大气环境造成污染。
附图说明
图1为本发明废气热处理装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-第一出气管，2-进气管，3-保温层，4-布气盘，5-蓄热陶瓷层，6-燃烧室， 7-燃烧器，8-进水管，9-第一出水管，10-螺旋冷凝管，11-第二出气管，12-第三出气管，13-脱硫脱硝吸附填料，14-第四出气管，15-排渣管，16-布水盘， 17-纳滤板，18-微滤板，19-第一挡板，20-第二挡板，21-第三挡板，22-第二出水管。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述各实施例中所述实验设备和实验方法，如无特殊说明，均为常规设备和常规方法；所述材料如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
一种废气热处理装置，具体如图1所示，包括RTO焚烧炉、冷凝室、脱硫脱硝吸附塔、除尘塔以及沉淀池；RTO焚烧炉包括焚烧炉主体，焚烧炉主体的上端设有第一出气管1，底端设有进气管2，焚烧炉主体内壁设有保温层3，保温层3为耐火砖层，焚烧炉主体内底端设有布气盘4，布气盘4的进气端与进气管2连通；焚烧炉主体内位于布气盘4的上方处从下到上依次设有蓄热陶瓷层5和燃烧室6，燃烧室6的顶端设有燃烧器7，燃烧器7远离焚烧炉主体的一端连接有燃料储罐，燃料储罐为天然气储罐或柴油储罐。
本发明首先设置RTO焚烧炉对高温废气进行处理，由于化工厂锅炉废气和生产废气混合在一起，废气中携带大量的热能，还携带有易燃气体(有机溶剂)和没有燃尽的煤等，因此，将其通入RTO焚烧炉中，只需提供少量的燃料燃烧热，即可将废气中的易燃成分燃烧成二氧化碳和水，从而使高温气体得到一定程度的净化。
焚烧炉主体内底端设有布气盘4，布气盘4的进气端与进气管2连通，布气盘4可以将高温废气均匀的通入燃烧室6，从而使其充分燃烧；焚烧炉主体内壁设有耐火砖层保温层3，可以对焚烧炉主体进行隔热，避免炉内热量散发到空气中，从而影响燃烧效率；蓄热陶瓷层5可以蓄积焚烧炉主体内能量并提供给高温废气和燃烧室6，从而减少燃料消耗。
冷凝室的下端通过第一出气管1与RTO焚烧炉连接，冷凝室的底端设有进水管8，顶端设有第一出水管9；冷凝室内壁上以冷凝室横向中心轴为轴设置有螺旋冷凝管10，螺旋冷凝管10的进水端与进水管8连通，出水端与第一出水管9连通，冷凝室的上端还设有第二出气管11，且第二出气管11与第一出气管1位置相对。
废气经RTO焚烧炉燃烧后排出，依然含有大量的燃烧热能，将其通入冷凝室后，在冷凝室内螺旋冷凝管10中循环冷却水的作用下，废气中的热量转移到冷却水中，废气温度得到降低。
脱硫脱硝吸附塔的下端通过第二出气管11与冷凝室连通，脱硫脱硝吸附塔的顶端设有第三出气管12，脱硫脱硝吸附塔内填充有脱硫脱硝吸附填料13。温度降低后的废气进入脱硫脱硝吸附塔，由于废气的温度得到降低，因此不会对脱硫脱硝吸附塔内填充的脱硫脱硝吸附填料13造成影响，脱硫脱硝吸附填料13由以下重量份数的组分组成：活性半焦20份、壳聚糖改性膨润土5份、氧化镁5份、Fe2O3 5份、TiO2 3份、磷酸0.5份、玻璃纤维0.5份，该吸附剂具有吸附选择性，对废气中的SO2和NOx吸附量大、吸附能力强，经该吸附剂吸附后，废气中的SO2和NOx基本得到去除。
除尘塔的下端通过第三出气管12与脱硫脱硝吸附塔连接，除尘塔的顶端设有第四出气管14，底端设有排渣管15，除尘塔内顶端设有布水盘16，布水盘16上设有多个喷淋头，布水盘16的进水端与第一出水管9连接，除尘塔内位于布水盘16的下方处从上到下依次间隔设置有纳滤板17与微滤板18；除尘塔内位于微滤板18的下方处从上到下依次间隔且交错设有第一挡板19、第二挡板20以及第三挡板21，且第一挡板19、第二挡板20以及第三挡板21在除尘塔内形成“S”型流体流道。
脱硫脱硝后的废气从除尘塔的下端进入除尘塔，除尘塔中设置有第一挡板 19、第二挡板20以及第三挡板21，第一挡板19与第二挡板20有部分重叠，第二挡板20与第三挡板21有部分重叠，第一挡板19、第二挡板20以及第三挡板21在除尘塔内形成“S”型流体流道，进入除尘塔的废气中的颗粒物与粉尘首先与第一挡板19碰撞，从而改变方向下落，而剩余的含尘废气则绕过第一挡板19，从第一挡板19与除尘塔内壁间的缝隙继续上升，在遇到第二挡板20 时，气体中所含的粉尘与第二挡板20碰撞下落，剩余的含尘气体绕过第二挡板20，从第二挡板20与除尘塔内壁间的缝隙继续上升，最后与第三挡板21 碰撞，从而改变方向降落。这种设置方式相当于在水平方向上完全阻断了废气上升的路径，气体只能绕过第一挡板19、第二挡板20以及第三挡板21才能继续上升，因此，第一挡板19、第二挡板20以及第三挡板21能够高效、全面的对废气中的粉尘进行阻挡。
同时，本发明还在除尘塔内顶端设置布水盘16，布水盘16的进水端与第一出水管9连接，即布水盘16的进水端连接有螺旋冷凝管10中高温出水，该高温出水从除尘塔内顶端淋下，和向上升起的废气相对流动，从而将废气中的颗粒物、粉尘、胶体物质淋下，同时，由于螺旋冷凝管10出水具备一定的温度，还可以将废气中能够溶于水的粒子溶解后进入除尘塔底水相，进一步提高除尘效率。
需要说明的是，除尘塔内喷淋水采用的是螺旋冷凝管10中高温出水，除尘塔能够间接利用废气热，同时，还将螺旋冷凝管10出水循环使用，并在使用过程中使水温得到降低，方便以后再回用于冷凝室，既经济又环保。
布水盘16上设有多个喷淋头，可以使布水盘16的出水均匀的喷洒在除尘塔内，从而增大与废气的接触面积，提高除尘效率。
除尘塔内位于布水盘16的下方处从上到下依次间隔设置有纳滤板17与微滤板18；由于第一挡板19、第二挡板20以及第三挡板21主要是对废气中的颗粒物和粉尘进行截留，对于一些粒径比较小的固体物质，如胶体物质，PM2.5 的截留效果则不太理想，而PM2.5是雾霾的主要成分，因此有必要对其进行处理，避免其排入大气影响大气质量。本发明设置的微滤板18上滤孔孔径为微米级的，能够对胶体物质和PM2.5进行截留，本发明还进一步设置了纳滤板 17，对废气中的微粒进一步截留。
除尘塔的底端还设有3-4个支撑杆对除尘塔进行支撑，使其稳固运行。
沉淀池通过排渣管15与除尘塔连通，沉淀池的上端设有第二出水管22，且第二出水管22与进水管8连通。
排渣管15排出的含有粉尘的水进入沉淀池，在沉淀池静置澄清后，水温降低到室温，沉淀池内上清液用提升泵提升到进水管8内供螺旋冷凝管10使用，从而实现整个体系中水的循环利用。
经过上述步骤处理后的废气得到很好的净化，该净化气体中各项指标均达到大气污染物排放标准。
需要说明的是，所述壳聚糖改性膨润土的制备方法如下：
用体积分数为5％的醋酸水溶液溶解脱乙酰度为90％的壳聚糖，溶解完毕得到壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液与钠基膨润土按照1:10的质量比混合，调成均匀糊状，得到糊状物，将糊状物置于功率为700W的微波炉中加热干燥，得到干燥产品，将干燥产品研细后过20目筛，即得到所述壳聚糖改性膨润土。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种废气热处理装置，其特征在于，包括RTO焚烧炉、冷凝室、脱硫脱硝吸附塔、除尘塔以及沉淀池；所述RTO焚烧炉包括焚烧炉主体，所述焚烧炉主体的上端设有第一出气管(1)，底端设有进气管(2)，所述焚烧炉主体内壁设有保温层(3)，所述焚烧炉主体内底端设有布气盘(4)，所述布气盘(4)的进气端与所述进气管(2)连通；所述焚烧炉主体内位于所述布气盘(4)的上方处从下到上依次设有蓄热陶瓷层(5)和燃烧室(6)，所述燃烧室(6)的顶端设有燃烧器(7)；
所述冷凝室的下端通过所述第一出气管(1)与所述RTO焚烧炉连接，所述冷凝室的底端设有进水管(8)，顶端设有第一出水管(9)；所述冷凝室内壁上以冷凝室横向中心轴为轴设置有螺旋冷凝管(10)，所述螺旋冷凝管(10)的进水端与所述进水管(8)连通，出水端与所述第一出水管(9)连通，所述冷凝室的上端还设有第二出气管(11)，且所述第二出气管(11)与所述第一出气管(1)位置相对；
所述脱硫脱硝吸附塔的下端通过所述第二出气管(11)与所述冷凝室连通，所述脱硫脱硝吸附塔的顶端设有第三出气管(12)，所述脱硫脱硝吸附塔内填充有脱硫脱硝吸附填料(13)；
其中，所述脱硫脱硝吸附填料(13)由以下重量份数的组分组成：活性半焦20份、壳聚糖改性膨润土5份、氧化镁5份、Fe2O3 5份、TiO2 3份、磷酸0.5份、玻璃纤维0.5份；
所述除尘塔的下端通过所述第三出气管(12)与所述脱硫脱硝吸附塔连接，所述除尘塔的顶端设有第四出气管(14)，底端设有排渣管(15)，所述除尘塔内顶端设有布水盘(16)，所述布水盘(16)的进水端与所述第一出水管(9)连接，所述除尘塔内位于所述布水盘(16)的下方处从上到下依次间隔设置有纳滤板(17)与微滤板(18)；所述除尘塔内位于所述微滤板(18)的下方处从上到下依次间隔且交错设有第一挡板(19)、第二挡板(20)以及第三挡板(21)，且所述第一挡板(19)、所述第二挡板(20)以及所述第三挡板(21)在除尘塔内形成“S”型流体流道；
所述沉淀池通过所述排渣管(15)与所述除尘塔连通，所述沉淀池的上端设有第二出水管(22)，且所述第二出水管(22)与所述进水管(8)连通。
2.根据权利要求1所述的废气热处理装置，其特征在于，所述保温层(3)为耐火砖层。
3.根据权利要求1所述的废气热处理装置，其特征在于，所述燃烧器(7)远离所述焚烧炉主体的一端连接有燃料储罐。
4.根据权利要求3所述的废气热处理装置，其特征在于，所述燃料储罐为天然气储罐或柴油储罐。
5.根据权利要求1所述的废气热处理装置，其特征在于，所述壳聚糖改性膨润土的制备方法如下：
用体积分数为5％的醋酸水溶液溶解脱乙酰度为90％的壳聚糖，溶解完毕得到壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液与钠基膨润土按照1:10的质量比混合，调成均匀糊状，得到糊状物，将糊状物置于功率为700W的微波炉中加热干燥，得到干燥产品，将干燥产品研细后过20目筛，即得到所述壳聚糖改性膨润土。
6.根据权利要求1所述的废气热处理装置，其特征在于，所述除尘塔的底端还设有3-4个支撑杆。
7.根据权利要求1所述的废气热处理装置，其特征在于，所述布水盘(16)上设有多个喷淋头。
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